Fachbeiträge Bild 3: Experimentelle Ergebnisse zur vertikalen Biegung. reduziert werden kann. Mit einer deutlich reduzierten Kraft lässt sich somit eine signifikante Krümmung des Werkstücks von 10° mit bereits einem Hub erzielen. Die grundsätzliche Erwartung, dass durch die überlagerte Biegung das benötigte Biegemoment reduziert werden kann, ist somit erfüllt. Die gute Übereinstimmung des gemessenen Biegemoments aus der numerischen Simulation mit den experimentell ermittelten Werten für eine Höhenabnahme von 15 Prozent verdeutlicht, dass die numerische Simulation mit hinreichend guter Genauigkeit zur Auslegung des Prozesses verwendet werden kann. Zielgrößenanalyse für eine Biegung in vertikaler und horizontaler Richtung Für die Übertragung auf die industrielle Anwendung ist insbesondere von Bedeutung, welche Krümmungen bei herkömmlichen Schmiederobotern erzielt werden können. Als maßgebliche Anlagengrenze kann dabei das maximal aufzubringende Lastmoment MB,max identifiziert werden. Daher wurde mittels Anwendung der numerischen Simulation untersucht, welchen Einfluss die verschiedenen Prozessparameter auf die Zielgröße „maximales Biegemoment“ aufweisen. Dazu wurde der Einfluss der Prozessparameter „Bissverhältnis“, „Höhenabnahme“ und „Biegewinkel“ auf diese Zielgröße betrachtet. Der relative Effekt 44 SchmiedeJOURNAL September 2015 nach Montgomery 5 der einzelnen Parameter auf die Zielgröße wurde dabei ausgewertet. Dazu wurden je zwei Bissverhältnisse (0,6; 0,9), drei Höhenabnahmen (5; 15; 30 Prozent) und drei Biegewinkel (2°; 5°; 10°) untersucht. Die folgenden Ergebnisse sind in Bild 4a) für die Vertikale und in Bild 4b) für die horizontale Komponente dargestellt. Für die Biegung in vertikale und horizontale Richtung ist der Einfluss der verschiedenen Prozessparameter ähnlich. Demnach ist das maximale Biegemoment nur wenig vom gewählten Bissverhältnis abhängig. Bereits bei einem Bissverhältnis von 0,6 scheint die plastifizierte Zone zwischen den Schmiedesätteln groß genug zu sein, sodass eine weitere Vergrößerung desselben keinen Einfluss auf das aufzuwendende Biegemoment hat. Die Höhenabnahme hingegen zeigt einen wesentlich größeren Einfluss auf das maximale Biegemoment, da für eine größere Höhenabnahme eine wesentliche Reduktion des benötigten Biegemoments erzielt werden kann. Dies wird durch verschiedene Effekte hervorgerufen. Einerseits wird durch eine größere Höhenabnahme der zu biegende Querschnitt reduziert. Weiterhin wird bei gleichbleibender Werkzeuggeschwindigkeit durch eine größere Höhenabnahme die verfügbare Biegezeit erhöht, sodass die Biegung selbst mit einer geringeren Biegegeschwindigkeit erfolgen kann. Zuletzt führt eine größere Höhenabnahme zu einem insgesamt höheren Materialfluss in Längsrichtung, sodass der Anteil des benötigten Materialflusses zur Einstellung der Krümmung geringer wird. Zusammenfassung und Ausblick Die im Rahmen dieses Artikels dargestellten Voruntersuchungen zur Erweiterung des Geometriespektrums beim Freiformschmieden durch überlagerte Manipulatorbewegungen bestätigen die grundsätzliche Nutzbarkeit der Verfahrensidee und die Reduktion der erforderlichen Biegemomente. Durch die gezielte Aufprägung einer äußeren Biegung kann unter Aufwendung geringer Biegemomente eine Krümmung des Bauteils realisiert werden. Das benötigte Biegemoment, als Zielgröße für die Anwendbarkeit des Verfahrens, kann abhängig von den Prozessbedingungen in diesem Fall um bis zu 50 Prozent reduziert werden. Für eine weitere Untersuchung des Verfahrens ist insbesondere die Übertragung auf einen größeren Maßstab und die Realisierung von gekrümmten Bauteilen in einer Überschmiedung von besonderem Interesse. Bild 5a) zeigt eine erste Aufnahme der Übertragung des VerBild 4: a) relativer Effekt der Versuchsparameter auf „MB,max“ vertikal. b) relativer Effekt der Versuchsparameter auf „MB,max“ horizontal.
SchmiedeJOURNAL September 2015 002
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